水稻品種抽穗揚(yáng)花期耐冷性鑒定與評價(jià)方法初探

王林 揭春玉 吳堯 韓玉 吳雙清

（恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北恩施445000；第一作者：13593643351＠163.com；*通訊作者：eswshq＠163.com）

水稻是我國最重要的糧食作物之一，但因受到種植區(qū)域和稻作制度的影響，低溫冷害造成減產(chǎn)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年因低溫冷害損失稻谷30～50億kg，部分水稻種植地區(qū)在低溫冷害年份產(chǎn)量大幅下降，降幅可達(dá)30%～45%，個(gè)別甚至絕收[1-2]。1951—1980年，長江中下游的粳稻和秈稻分別有7年和9年遭受“寒露風(fēng)”的危害，同期華南秈稻則有8年因?yàn)槔浜Φ那謹(jǐn)_而受損[3]。1990年日本學(xué)者細(xì)井德夫[4]通過人工環(huán)境調(diào)節(jié)裝置試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)持續(xù)的寡照和溫度隔差小的低溫會強(qiáng)烈抑制水稻開花。耿立清等[5]研究表明，抽穗期臨界溫度為17℃～18℃，孕穗期的臨界溫度為18℃，開花期臨界溫度為20℃，灌漿期臨界溫度為18℃。結(jié)合我國水稻生產(chǎn)實(shí)際，特別是長江上游、武陵山區(qū)的遲熟中稻和長江中下游、華南稻區(qū)晚稻極易在抽穗揚(yáng)花期遭受“秋風(fēng)”或“寒露風(fēng)”天氣，從而嚴(yán)重影響水稻開花受精質(zhì)量，導(dǎo)致水稻明顯減產(chǎn)。因此，為了糧食生產(chǎn)安全，現(xiàn)階段有關(guān)水稻穗期的耐冷性鑒定結(jié)果在新品種審定中越來越受到各級品種審定委員會的重視。

目前，我國關(guān)于水稻抽穗揚(yáng)花期耐冷性鑒定及評價(jià)方法尚未統(tǒng)一。戴陸園等[6-7]于1999年總結(jié)了自然低溫鑒定法、地下深冷水竄流灌溉鑒定法、恒溫冷水循環(huán)灌溉鑒定法、短期深冷水鑒定法和人工氣候室鑒定法等5種水稻耐冷性鑒定方法，并在后期研究中概述了相關(guān)評價(jià)指標(biāo)。韓龍植等[8]也于2004年綜述了水稻各生長時(shí)期耐冷性鑒定評價(jià)方法。但在實(shí)際操作過程中，因受到自然低溫不穩(wěn)定、低溫氣候與敏感生育期難相遇、參試品種數(shù)量多且生育期不同、低溫處理強(qiáng)度和處理時(shí)期不一致、評價(jià)方法和評價(jià)指標(biāo)不同等因素的影響，試驗(yàn)結(jié)果往往誤差較大，缺乏可比性，難以滿足現(xiàn)代種業(yè)多渠道參試品種快速規(guī)?；b定的需求。因此，在全國農(nóng)技推廣中心和湖北省種子管理局的支持下，恩施州農(nóng)科院植保土肥所連續(xù)10年承擔(dān)并開展了各級水稻區(qū)試品種耐冷性鑒定試驗(yàn)。充分利用恩施山區(qū)垂直生態(tài)氣候特點(diǎn)，設(shè)置高、低山鑒定圃，采用低山正常生長和高山自然低溫處理相結(jié)合的方法，鑒定并評價(jià)了各級區(qū)試品種的耐冷性差異，試驗(yàn)結(jié)果相繼納入?yún)R總，為各級水稻品種審定委員會提供了有效參考。筆者現(xiàn)以2016年試驗(yàn)為例，對本試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述，同時(shí)通過分析近5年試驗(yàn)結(jié)果，探討了該鑒定方法的實(shí)用性和穩(wěn)定性，并初步提出了相關(guān)改進(jìn)建議。

1 材料與方法

1.1 供試材料

栽培盆規(guī)格：長、寬、高分別為35 cm、25 cm、20 cm，材質(zhì)為高密度低壓聚乙烯。參試品種：2016年長江上游中稻生產(chǎn)試驗(yàn)品種14個(gè)（含CK1），2016年武陵山區(qū)中稻生產(chǎn)試驗(yàn)品種7個(gè)（含CK2）。指示品種：10川36、97P392、窄荊 5 號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 鑒定圃設(shè)置

高山鑒定圃設(shè)置在湖北省恩施市新塘鄉(xiāng)下壩村（E109°46′、N30°11′），海拔 1 680 m 近 10 年溫度監(jiān)測顯示，該地8月日平均氣溫穩(wěn)定在15℃～20℃，完全滿足水稻抽穗揚(yáng)花期20℃以下低溫試驗(yàn)條件。

低山鑒定圃設(shè)置在湖北省恩施市恩施州農(nóng)科院西河壩基地（E109°28′、N30°19′），海拔 430 m 適合水稻正常生長。

1.2.2 低山鑒定圃管理

表1 指示品種抽穗揚(yáng)花期耐冷性鑒定與評價(jià)結(jié)果（2016年）

1.2.2.1 播種 因各供試品種生育期不一致，為了在后期同一低溫處理時(shí)期可以選擇出相同的見穗期盆栽，所以前期采用分期播種。本次共設(shè)5個(gè)播期，依次為4月7日、4月14日、4月21日、4月28日和5月5日。播種及育苗方式參照當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)方法進(jìn)行，正常管理。

1.2.2.2 移栽 供試水稻品種各播期秧齡達(dá)到3～4葉時(shí)，分別移栽到栽培盆中，同播期各品種分別移栽2盆，2盆并列擺放，每盆移栽3叢，雙本插，株間距12 cm。同播期各品種依據(jù)移栽編號順序擺放于同一鑒定槽中，后期水、肥、藥管理做到一致，并防蟲、防病、防鳥、防草，同時(shí)使用ZOGLAB DSR-TH溫濕度記錄儀監(jiān)測低山鑒定圃溫、濕度。

1.2.3 抽穗揚(yáng)花期低溫處理選擇標(biāo)準(zhǔn)

低溫處理單穗選擇標(biāo)準(zhǔn)為破口見穗型單穗，單個(gè)盆栽從3叢中標(biāo)記出生育進(jìn)程一致的單穗10個(gè)。觀察各播期抽穗情況，依照低溫處理選擇標(biāo)準(zhǔn)，各供試品種分別選擇符合條件的盆栽并用紅色記號筆標(biāo)記出10個(gè)單穗，當(dāng)天運(yùn)至高山鑒定圃；同播期各供試品種并列擺放的剩余1盆留在原位置保持不動，用黑色記號筆同樣標(biāo)記出10個(gè)生育進(jìn)程相同的單穗作為對照，用于后期田間觀察和比較。運(yùn)輸途中采用封閉管理，避免人為機(jī)械損傷。

1.2.4 高山鑒定圃管理

因低溫條件下水稻抽穗揚(yáng)花期會有所延遲，所以高山鑒定圃低溫處理時(shí)間設(shè)置在7 d左右，使其標(biāo)記出的單穗在高山自然低溫條件下能充分完成整個(gè)抽穗揚(yáng)花過程。處理期間各盆栽做到水肥藥管理一致，同時(shí)用ZOGLAB DSR-TH溫濕度記錄儀監(jiān)測高山鑒定圃溫、濕度數(shù)據(jù)，待處理結(jié)束后運(yùn)回至低山鑒定圃原來位置。

1.2.5 收獲及考種

待各供試品種成熟后，分別將標(biāo)記的單穗收獲并室內(nèi)脫粒、考種，依次獲得各供試品種的實(shí)粒數(shù)、空秕粒數(shù)，計(jì)算空秕率。

1.3 評價(jià)

1.3.1 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表2 水稻供試品種抽穗揚(yáng)花期低溫處理期間高、低山鑒定圃溫度數(shù)據(jù)（2016年）

水稻抽穗揚(yáng)花期遭受低溫最直接的影響是產(chǎn)生空粒和秕粒，因此，以供試品種低溫處理后的空秕率（X）作為評價(jià)依據(jù)，符合水稻生產(chǎn)實(shí)際。本試驗(yàn)采用以下評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)處理空秕率（X），將水稻品種耐冷性劃分為1級（0.1%≤X≤15.0%）、3級（15.1%≤X≤30.0%）、5級（30.1%≤X≤45.0%）、7級（45.1%≤X≤60.0%）、9級（X≥60.1%），依次評價(jià)為強(qiáng)耐冷型、耐冷型、中間型、敏感型和高敏感型5個(gè)類型。

1.3.2 耐冷評價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)

為消除人為或其他自然因素對耐冷鑒定結(jié)果真實(shí)性的影響，必須開展結(jié)果檢驗(yàn)制度，即指示品種耐冷性評價(jià)結(jié)果為敏感型及以上類型才能有效，只有有效鑒定年份的結(jié)果才能作為評價(jià)供試品種耐冷性的依據(jù)。

1.3.3 評價(jià)結(jié)果的利用

對結(jié)果為高敏感型的品種提出應(yīng)用范圍的參考意見。

2 結(jié)果與分析

2.1 耐冷評價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)

2.1.1 指示品種評價(jià)結(jié)果

從表1可以看出，2016年3個(gè)指示品種于抽穗揚(yáng)花期經(jīng)過高山鑒定圃自然低溫處理以后，其空秕率較低山對照明顯增多，空秕率變幅明顯，依據(jù)耐冷評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其鑒定結(jié)果均為敏感型或高敏感型，達(dá)到耐冷評價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)指標(biāo)，當(dāng)年為有效鑒定年份。

2.1.2 低溫處理期間高、低山鑒定圃溫度數(shù)據(jù)

從表2可以看出，2016年所有供試品種抽穗揚(yáng)花期低溫處理時(shí)期為8月4日至8月11日，低溫處理期間高山鑒定圃日平均氣溫連續(xù)8 d在20°C以下，達(dá)到試驗(yàn)所需溫度條件，且同時(shí)期內(nèi)低山鑒定圃所處日均溫度均在30°C以下、20°C以上，即供試品種同播期對照盆栽均正常生長，可直接用于后期田間觀察與比較。

表3 供試品種抽穗揚(yáng)花期耐冷性鑒定與評價(jià)結(jié)果（2016年）

表4 同一參試品種年度間耐冷性鑒定評價(jià)結(jié)果比較（2014—2018年）

2.2 供試品種耐冷鑒定結(jié)果

從表3可以看出，供試品種均于同一時(shí)期進(jìn)行低溫處理，增強(qiáng)了試驗(yàn)結(jié)果的可比性。2016年供試品種（含CK）評價(jià)結(jié)果為耐冷型的有9份，占42.8%；中間型的有11份，占52.4%；敏感型的有1份，占4.8%，沒有高敏感型品種出現(xiàn)。供試品種低溫處理后的空秕率均大于低山對照的空秕率，空秕率變幅差異明顯，說明水稻品種抽穗揚(yáng)花期穗期遇20°C以下平均氣溫，冷害現(xiàn)象表現(xiàn)明顯，且不同品種對低溫敏感程度明顯不同。

3 小結(jié)與討論

3.1 采用高、低山鑒定圃相結(jié)合的耐冷性鑒定與評價(jià)方法的穩(wěn)定性

在保證試驗(yàn)質(zhì)量的前提下，反映該鑒定方法的穩(wěn)定性主要有兩個(gè)方面：一是高山鑒定圃低溫處理時(shí)不同年份之間的溫度是否穩(wěn)定？從表4可以看出，2014年至2018年低溫處理期間高山鑒定圃日平均氣溫均處于15℃～20℃之間，完全符合試驗(yàn)所需溫度條件，說明高山鑒定圃選址準(zhǔn)確可靠。二是同一參試品種不同年度之間鑒定結(jié)果是否差異過大？由表4可知，筆者以5年來常用對照品種豐兩優(yōu)4號、金優(yōu)207及鄂晚17為例，鑒定結(jié)果均差異較小、評價(jià)一致率較高，表明該鑒定方法穩(wěn)定性好。此外，通過表中數(shù)據(jù)還可以看出，自2016年引入指示品種檢驗(yàn)以來，2016年至2018年均為有效鑒定年份。

表5 多渠道參試品種耐冷性鑒定結(jié)果統(tǒng)計(jì)（2014—2018年）

3.2 采用高、低山鑒定圃相結(jié)合的耐冷性鑒定與評價(jià)方法的實(shí)用性

多年實(shí)踐證明，采用高、低山鑒定圃相結(jié)合的耐冷性鑒定方法是一項(xiàng)十分實(shí)用有效的技術(shù)手段。從表5可以看出，近5年來多渠道水稻參試品種數(shù)量逐年提升，但通過該試驗(yàn)方法，各年度參試品種耐冷性均得到了有效梯度劃分，同時(shí)將高敏感型的品種作出了有效篩選，為各級品種審定機(jī)構(gòu)提供了可用的數(shù)據(jù)依據(jù)。由此綜合可知，該試驗(yàn)方法具備可操作性強(qiáng)、試驗(yàn)成本相對較低等優(yōu)點(diǎn)，在滿足現(xiàn)代種業(yè)多渠道參試品種數(shù)量規(guī)?；耐瑫r(shí)，有效地增強(qiáng)了試驗(yàn)結(jié)果之間的可比性。

3.3 影響鑒定結(jié)果穩(wěn)定性的因素

該鑒定方法利用自然生態(tài)條件，充分模擬水稻生長正季遭遇低溫寡照時(shí)的溫度、濕度、光照等氣候特征，貼近生產(chǎn)實(shí)際。通過多年研究，現(xiàn)已明確了播期及播種時(shí)間、低溫處理單穗選擇標(biāo)準(zhǔn)、樣本容量、處理天數(shù)、評價(jià)分級等級等各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，試驗(yàn)方法趨于穩(wěn)定，但通過討論發(fā)現(xiàn)還存在以下3個(gè)方面因素影響試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性。一是供種質(zhì)量，種子的純度可以直接影響后期的樣本選擇，其可以通過供種單位解決；其次是供試品種熟期及生育期的不一致性，可以通過供種單位獲悉品種精確熟期和生育期，充分調(diào)節(jié)前期分期播種期數(shù)及播種時(shí)間，達(dá)到后期低溫處理時(shí)所有供試品種選擇上的一致性；最后是特殊氣候條件的出現(xiàn)，可以在現(xiàn)有高山鑒定圃選址基礎(chǔ)上，針對不同海拔梯度，進(jìn)一步篩選出極端氣候備用圃。

3.4 改進(jìn)意見

為了更好的保證試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性與穩(wěn)定性，建議提高供種質(zhì)量，明確標(biāo)注品種名稱、熟期類型及生育期，采用2年及以上鑒定結(jié)果作為評價(jià)依據(jù)。同時(shí)不斷提高現(xiàn)有試驗(yàn)操作水平，逐步完善鑒定結(jié)果評價(jià)體系，以處理空秕率作為評價(jià)否決依據(jù)，引入空秕率變幅作為參考依據(jù)，且在現(xiàn)有敏感性指示品種的基礎(chǔ)上進(jìn)一步篩選耐冷型指示品種，綜合評價(jià)參試品種的應(yīng)用范圍。